AI、デジタルツインが次世代の気候研究イノベーションを解き放つ

AIとデジタルツインが次世代の気候研究イノベーションを実現する

AIと高速計算は、気候研究者が気候研究のブレークスルーを達成するために必要な奇跡を実現するのに役立つだろう、とNVIDIAの創設者兼CEOであるJensen Huangは、ベルリンサミットの基調講演で述べました。このイベントはEarth Virtualization Enginesイニシアチブの一環です。

「リチャード・ファインマンはかつて『自分が作れないものは理解していない』と言いましたが、それが気候モデリングが非常に重要な理由です」とHuangは、ベルリンのハルナックハウスで開催されたこのイベントの参加者180人に語りました。ハルナックハウスは、地域の科学者や研究者のコミュニティの集まり場として知られています。

「そして、あなたが行っている仕事は、政策立案者や研究者、産業界にとって非常に重要です」と彼は付け加えました。

この仕事を進めるために、ベルリンサミットは世界中の参加者を集め、気候予測のためにAIと高性能コンピューティングを活用します。

• HTMLの要約：IIoTデータのプライバシー保護のためのGANとDPのハイブリッドアプローチ
• インデータベース分析：SQLの解析関数の活用
• 深層学習を用いた強力なレコメンデーションシステムの構築

Huangは、気候研究者が目標を達成するために必要な3つの奇跡と、NVIDIAが気候研究者や政策立案者と協力するためのEarth-2の取り組みについて話しました。

最初に必要な奇跡は、気候を十分な解像度で、例えば数平方キロメートルのオーダーで、十分に高速にシミュレーションすることです。

2番目に必要な奇跡は、膨大な量のデータを事前に計算する能力です。

3番目は、NVIDIA Omniverseを使用してこのデータを対話的に可視化し、「政策立案者、企業、研究者の手に提供する」能力です。

気候と気象のイノベーションの次の波

Earth Virtualization Enginesイニシアチブ（EVE）は、気候科学、HPC、AIに焦点を当てた国際的な共同研究であり、初めて持続可能な地球管理のためにキロメートルスケールの気候情報を簡単に利用できるようにすることを目指しています。

「Earth-2とEVEが完璧なタイミングで出会った理由は、Earth-2が3つの基本的なブレークスルーに基づいていたからです」とHuangは述べました。

このイニシアチブは、2.5kmの解像度で調整された気候予測を提唱し、進歩のペースを加速することを約束しています。これは非常に困難な課題ですが、過去25年間のさまざまな進歩を基盤にしています。

ICON、IFS、NEMO、MPAS、WRF-Gなど、さまざまなアプリケーションがすでに高速計算を活用しており、このようなアプリケーション向けのさらなる計算能力が提供されています。

NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchipは、巨大なAIとHPCアプリケーション向けに特別に設計された画期的な加速CPUです。これにより、テラバイトのデータを処理するアプリケーションのパフォーマンスが最大10倍向上します。

これはスケーラブルに構築されており、これらのチップを大量に接続することで、NVIDIAは気候研究の最先端で研究者の作業を加速するための省電力システムを提供できるとHuangは言いました。「ソフトウェアにとって、それは1つの巨大なプロセッサのように見えます」と彼は述べました。

研究者が大量のデータを迅速に活用して理解を解き明かすために、HuangはNVIDIA Modulusについて語りました。これは、物理ベースの機械学習モデルを構築し、トレーニングおよび微調整するためのオープンソースフレームワークです。また、FourCastNetというグローバルなデータ駆動型の天気予測モデルについても話し、最新のAI駆動モデルが実世界のデータから物理学を学ぶことができることを説明しました。

FourCastNetは生データだけを使用して、複雑な気象パターンを支配する原理を学ぶことができます。Huangは、FourCastNetがコリオリ力や地球の回転によるハリケーンハービーの経路を正確に予測することができたことを示しました。

このようなモデルは、従来のシミュレーションによって作成された定期的な「チェックポイント」と結びつけることで、より詳細な長期予測が可能になります。Huangは、FourCastNetアンサンブルのモデルのいくつかがNVIDIAのGPU上で実行され、前例のない北アフリカの熱波を予測している様子をデモンストレーションしました。

ModulusでFourCastNetを実行することで、NVIDIAは以前に比べて1/10の時間で1,000のアンサンブルメンバーの21日間の天気軌道を生成し、エネルギー消費量を1,000倍削減することができました。

最後に、NVIDIAの技術は、デジタルツインを活用して、アマゾンの倉庫から密集した都市環境での5G信号の伝播方法まで、ますます複雑なシステムのインタラクティブモデルを作成することで、この知識をよりアクセスしやすくすることを約束しています。

Huangは、クラウド上でのグローバルスケールの気候データの驚くべき高解像度のインタラクティブな可視化を示し、地球の視点からベルリンの詳細な視点までズームインする方法を示しました。Huangは、「これはベルリン、東京、ブエノスアイレスなど、さまざまな場所の気候と天気を予測するために機能する」と述べました。

地球: 最後のフロンティア

これらのような課題に対応するために、HuangはNVIDIAがより強力なシステムを構築していることを説明しました。それは、AIモデルのトレーニング、物理的な問題のシミュレーション、インタラクティブな可視化のためのものです。

「これらの新しいタイプのスーパーコンピュータはまさにオンラインで稼働し始めています」と黄さんは語った。「これほど新しいコンピューティング技術は想像できないほど新鮮なものです。」

黄さんは、講演を締めくくる際に、この分野の主要な研究者に感謝の意を示し、遊び心を交えながらEVEのミッションステートメントを提案しました。

「地球、最後のフロンティア、これがEVEの航海です」と黄さんは言いました。「そのミッションは、気候モデリングにおける計算の限界を押し上げ、地球の明日への緩和と適応の影響を今日に通知するために、地球の地域レベルの状態を研究するための新しい方法や技術を探求することです。まだ誰も行ったことのない場所に大胆に進むのです。」

Earth-2についてもっと詳しく学ぶ。

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